[发明专利]一种牲畜三维重构移动式设备的自动标定配准方法

说明书

本发明公开了一种牲畜三维重构移动式设备的自动标定配准方法，其包括以下步骤：设定深度相机进行点云数据采集；选择立方体标定物；通过深度相机获取标定物的点云通过位置关系完成深度相机坐标系到世界坐标系的转换；根据立方体标定物与深度相机的距离位置划出最小包围盒；对原始点云进行处理，从而确定并分离与深度相机正面平行的拟合平面，并通过平面模型去拟合所述的拟合平面；确定与深度相机正面平行的拟合平面上的关键点最终求得关键点的坐标为(x,y,z)；对拟合平面进行两两配准操作，并计算配准参数，最终得到关于的变换矩阵R与T；对变换矩阵R与T进行评估检测。本发明所述的方法标定速度快、准确，且不受外界环境约束和影响。

技术领域

本发明涉及牲畜三维重构技术领域，更具体的，涉及一种牲畜三维重构移动式设备的自动标定配准方法。

背景技术

牲畜如猪、牛、羊等需要定期进行体型数据测量，获取体长、体高、体宽、腹围等数据，人工测量费时费力，精确度不高；采用三维摄像设备重构牲畜三维形体有助于快速、高效自动测量体尺数据进行牲畜体况评分。

深度相机的采集视角有限，为了获得牲畜完整的三维点云，需要从不同角度同时获取不同视角点云数据，以足够覆盖牲畜的全轮廓。深度相机参数分为内参数和外参数，内参是由相机本身机械特性决定的，如相机焦距、畸变系数等，而相机外参是相机本身在世界坐标系中的相关参数，如位置、旋转量、平移量等。多台不同深度相机从不同角度获取同一物体的局部点云，重构时需要对多个点云进行配准融合，即计算深度相机之间的相对位置关系，通过坐标变换将不同深度相机采集的三维点云数据，从各自相机坐标系转换到一个共同的世界坐标系中。深度相机标定配准非常关键，将直接影响后续三维点云配准融合的准确度。深度相机标定配准分为手动、仪器和自动标定配置三种。养殖场环境下受到场地和操作人员专业知识限制手动标定和仪器标定都不适合操作。

发明内容

本发明为了解决在养殖场环境中，由于受到场地和操作人员专业知识限制，采用手动标定和仪器标定无法快速、准确地完成多点云配准问题，提供了一种牲畜三维重构移动式设备的自动标定配准方法，在养殖环境下指定测量范围了上、左、右三个方向任意位置固定三个深度相机即可采用自动标定配准，不受人为因素干扰，且配准速度快，准确度高。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种牲畜三维重构移动式设备的自动标定配准方法，所述方法包括以下步骤：

S1：将三个深度相机分别固定在待测量牲畜通道的正上方、左侧和右侧，分别称为上方深度相机、左侧深度相机和右侧深度相机，对应采集牲畜的背部、左侧部和右侧部的轮廓信息，其中三个深度相机成像的局部坐标系分别为上方相机(x_t,y_t,z_t)，左侧相机(x_l,y_l,z_l)，右侧相机(x_r,y_r,z_r)；并指定世界坐标系与左侧相机坐标系一致；

S2：选择立方体标定物，将标定物放置于三个深度相机捕获点云空间的中心位置，立方体标定物与各个深度相机的距离在0.8m到1.5m之间；

S3：三个深度相机分别获取立方体标定物的点云，通过位置关系完成深度相机坐标系到世界坐标系的转换；根据立方体标定物与深度相机的距离位置划出最小包围盒，保留在最小包围盒内的点云，去除掉在最小包围盒外的点云；

S4：为了获取立体标定物所对应的平面点云，对步骤S3获得的原始点云进行处理，从而确定并分离与深度相机正面平行的拟合平面，并通过平面模型去拟合所述的拟合平面；

S5：确定与深度相机正面平行的拟合平面上的关键点，利用公式F(t)求得点云每个点的权值并且进行排序，结合深度相机的采集精确度和点云实际应用精度设置变量n的大小，计算权值最大的前n点集拟合平面上的坐标均值，最终求得关键点的坐标为(x,y,z)；